Tài liệu Dòng điện kích từ doc

Dòng điện kích từ
1
Dòng điện kích từ
Máy phát điện muốn phát ra điện được, ngoài việc phải có động cơ sơ cấp kéo, còn phải có dòng điện kích từ. Dòng
điện kích từ là một dòng điện một chiều, được đưa vào Rô to của máy phát để kích thích từ trường của Rô to máy
phát.
Hệ thống thiết bị tạo ra dòng điện một chiều này gọi chung là hệ thống kích thích máy phát Dòng điện kích thích
máy phát, ngoài việc tạo từ trường cho Rô to, còn có thể dùng để điều chỉnh điện áp máy phát. Ngoài ra, dòng điện
này còn điều chỉnh công suất vô công của máy phát khi máy phát nối vào lưới.
Để có thể thay đổi trị số của dòng điện kích thích nhằm đáp ứng được các yêu cầu trên, cần phải có một bộ phận điều
khiển. Hệ thống mạch điện để điểu khiển dòng điện kích thích gọi là hệ thống điều khiển điện áp, hay còn gọi tắt là
bộ điều áp
Nguyên lý của hệ thống kích thích
Các nguyên lý của hệ thống kích thích máy phát được liệt kê dưới đây, tùy thuộc vào nguồn cấp điện dạng quay hay
tĩnh, thể loại chỉnh lưu, và nguyên lý điều khiển.
Hệ thống máy kích thích một chiều
Đây là hệ thống kích thích sử dụng máy phát
điện một chiều.
Dòng điện kích từ được điều khiển bằng
cách thay đổi điện áp ra của máy kích thích
một chiều.
Máy điện một chiều này được kéo trực tiếp
cùng trục với hệ thống Tua bin – máy phát
hoặc qua bộ giảm tốc đối với các máy có
dung lượng nhỏ và trung bình.
Đối với các máy lớn hơn, sẽ được kéo bằng
một động cơ riêng biệt.
Dòng điện kích từ
2
Hệ thống kích thích xoay chiều
(hệ thống không tiếp xúc, hệ thống không chổi than.)

Ở đây muốn nói đến mạch kích thích kết hợp
giữa một máy phát đồng bộ và hệ thống
chỉnh lưu.
Máy phát đồng bộ dùng để kích thích gọi là
máy kích thích xoay chiều, bao gồm một
máy phát điện đồng bộ có phần cảm là phần
tĩnh, phần ứng là phần quay, kết hợp với bộ
chỉnh lưu quay lắp đặt ngay trên trục.
Do đó, dòng điện kích thích sẽ đi trực tiếp từ
phần ứng của máy kích từ, qua bộ chỉnh lưu,
vào thẳng Rotor, mà không qua bất kỳ mối
tiếp xúc của vòng nhận điện với chổi than
nào.
Do đó, hệ thống này thường được gọi là hệ
thống kích thích không chổi than.
Hệ thống kích thích tĩnh
Hệ thống này nói đến loại máy kích thích có
sử dụng phối hợp biến áp kích thích và bộ
chỉnh lưu.
Đối với loại máy kích thích có sử dụng
Thyristor cho mạch chỉnh lưu gọi là hệ thống
kích thích thyristor.
Bộ điều chỉnh điện áp tự
động
Bộ điều chỉnh điện áp tự động có các nhiệm
vụ sau:
• Điều chỉnh điện áp máy phát điện.
• Giới hạn tỷ số điện áp / tần số.
• Điều chỉnh công suất vô công máy phát
điện.

• Bù trừ điện áp suy giàm trên đường dây.
• Tạo độ suy giảm điện áp theo công suất
vô công, đề cân bằng sự phân phối công
suất vô công giữa các máy với nhau trong
hệ thống khi máy vận hành nối lưới.
• Khống chế dòng điện kháng do thiếu kích
thích, nhằm tạo sự ổn định cho hệ thống,
khi máy nối lưới.
• Cường hành kích thích khi có sự cố trên lưới
Dòng điện kích từ
3
Điều chỉnh điện áp của máy phát điện
Bộ điều chỉnh điện thế tự động luôn luôn theo dõi điện áp đầu ra của máy phát điện, và so sánh nó với một điện áp
tham chiếu. Nó phải đưa ra những mệnh lệnh để tăng giảm dòng điện kích thích sao cho sai số giữa điện áp đo được
và điện áp tham chiếu là nhỏ nhất.
Muốn thay đổi điện áp của máy phát điện, người ta chỉ cần thay đổi điện áp tham chiếu này.
Giới hạn tỷ số điện áp / tần số
Khi khởi động một tổ máy, lúc tốc độ quay của Rotor còn thấp, tần số phát ra sẽ thấp. Khi đó, bộ điều chỉnh điện áp
tự động sẽ có khuynh hướng tăng dòng kích thích lên sao cho đủ điện áp đầu ra. Điều này dẫn đến quá kích thích:
cuộn dây rotor sẽ bị quá nhiệt, các thiết bị nối vào đầu cực máy phát như biến thế chính, máy biến áp tự dùng... sẽ bị
quá kích thích, bão hòa từ, và quá nhiệt.
Bộ điều chỉnh điện áp tự động cũng phải luôn theo dõi tỷ số này để điều chỉnh dòng kích thích cho phù hợp, mặc dù
điện áp máy phát chưa đạt đến điện áp tham chiếu.
Điều khiển công suất vô công của máy phát điện
Khi máy phát chưa phát điện vào lưới, việc thay đổi dòng điện kích từ chỉ thay đổi điện áp đầu cực máy phát. Quan
hệ giữa điện áp máy phát đối với dòng điện kích từ được biểu diễn bằng 1 đường cong, gọi là đặc tuyến không tải.
Tuy nhiên khi máy phát điện được nối vào một lưới có công suất rất lớn so với máy phát, việc tăng giảm dòng kích
thích hầu như không làm thay đổi điện áp lưới. Tác dụng của bộ điều áp khi đó không còn là điều khiển điện áp máy
phát nữa, mà là điều khiển dòng công suất phản kháng (còn gọi là công suất vô công, công suất ảo) của máy phát.
Khi dòng kích thích tăng, công suất vô công tăng. Khi dòng kích thích giảm, công suất vô công giảm. Dòng kích

thích giảm đến một mức độ nào đó, công suất vô công của máy sẽ giảm xuống 0, và sẽ tăng lại theo chiều ngược lại
(chiều âm), nếu dòng kích thích tiếp tục giảm thêm.
Điều này dẫn đến nếu hệ thống điều khiển điện áp của máy phát quá nhạy, có thể dẫn đến sự thay đổi rất lớn công
suất vô công của máy phát khi điện áp lưới dao động.
Do đó, bộ điều khiển điện áp tự động, ngoài việc theo dõi và điều khiển điện áp, còn phải theo dõi và điều khiển
dòng điện vô công. Thực chất của việc điều khiển này là điều khiển dòng kích thích khi công suất vô công và điện áp
lưới có sự thay đổi, sao cho mối liên hệ giữa điện áp máy phát, điện áp lưới và công suất vô công phải là mối liên hệ
hợp lý.
Bù trừ điện áp suy giảm trên đường dây
Khi máy phát điện vận hành độc lập, hoặc nối vào lưới bằng 1 trở kháng lớn. Khi tăng tải, sẽ gây ra sụt áp trên
đường dây. Sụt áp này làm cho điện áp tại hộ tiêu thụ bị giảm theo độ tăng tải, làm giảm chất lượng điện năng.
Muốn giảm bớt tác hại này của hệ thống, bộ điều áp phải dự đoán được khả năng sụt giảm của đường dây, và tạo ra
điện áp bù trừ cho độ sụt giảm đó. Tác động bù này giúp cho điện đáp tại một điểm nào đó, giữa máy phát và hộ tiêu
thụ sẽ được ổn định theo tải. Điện áp tại hộ tiêu thụ sẽ giảm đôi chút so với tải, trong khi điện áp tại đầu cực máy
phát sẽ tăng đôi chút so với tải. Để có được tác động này, người ta đưa thêm 1 tín hiệu dòng điện vào trong mạch đo
lường. Dòng điện của 1 pha (thường là pha B) từ thứ cấp của biến dòng đo lường sẽ được chảy qua một mạch điện R
và L, tạo ra các sụt áp tương ứng với sụt áp trên R và L của đường dây từ máy phát đến điểm mà ta muốn giữ ổn định
điện áp.
Điện áp này được cộng thêm vào (hoặc trừ bớt đi) với điện áp đầu cực máy phát đã đo lường được. Bộ điều áp tự
động sẽ căn cừ vào điện áp tổng hợp này mà điều chỉnh dòng kích từ, sao cho điện áp tổng hợp nói trên là không đổi.
Nếu các cực tính của biến dòng đo lường và biến điện áp đo lường được nối sao cho chúng trừ bớt lẫn nhau, ta sẽ có:
Ump – Imp (r + jx) = const.
Dòng điện kích từ
4
Như vậy chiều đấu nối này làm cho điện áp máy phát sẽ tăng nhẹ khi tăng tải. Độ tăng tương đối được tính trên tỷ số
giữa độ tăng phần trăm của điện áp máy phát khi dòng điện tăng từ 0 đến dòng định mức.
Thí dụ khi dòng điện máy phát =0, thì điện áp máy phát là 100%. Khi dòng điện máy phát = dòng định mức, điện áp
máy phát là 104% điện áp định mức.
Vậy độ tăng tương đối là + 4%. Độ tăng này còn gọi là độ bù (compensation). Độ bù của bộ điều áp càng cao, thì
điểm ổn định điện áp càng xa máy phát và càng gần tải hơn.

Phân phối hợp lý công suất vô công giữa các máy
Đây chính là 'Bù trừ điện áp suy giảm trên đường dây'Chữ đậm, tuy nhiên có bù âm và bù dương. Việc bù này dựa
trên nguyên lý cân bằng điện áp tại nút hệ thống điện !
Nguồn và người đóng góp vào bài
5
Nguồn và người đóng góp vào bài
Dòng điện kích từ  Nguồn:  Người đóng góp: *khi người ta trẻ*, Arisa, Quốc Thái, Silver nano, Toilachuc, Vinhtantran, Y Ngang Niê Kdăm,
7 sửa đổi vô danh
Nguồn, giấy phép, và người đóng góp vào hình
Hình:KichTuDC.png  Nguồn:  Giấy phép: Public Domain  Người đóng góp: Quốc Thái
Hình:KichTuAC.png  Nguồn:  Giấy phép: Public Domain  Người đóng góp: Quốc Thái
Hình:KichTuTinh.png  Nguồn:  Giấy phép: Public Domain  Người đóng góp: Quốc Thái
Giấy phép
Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
http:/ / creativecommons. org/ licenses/ by-sa/ 3. 0/